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Titre de l'invention : Hydrolysat de kératine à hautes
teneurs en acides aminés libres et haute teneur en
tyrosine libre, procédé d'obtention et utilisation pour
l'alimentation animale et la nutrition végétale
[0001] La présente invention se rapporte au domaine des hydrolysats à hautes
teneurs en acides aminés libres et à leurs utilisations en particulier dans le
domaine de l'alimentation animale notamment féline et canine, en aquaculture
et en agriculture notamment en tant que biostimulant de plantes.
[0002] Les compositions à base d'acides aminés sont utilisées dans des
domaines très divers tels que la nutraceutique, la cosmétique, la nutrition
végétale, animale et humaine, pour des applications très différentes et
spécifiques dans chacun de ces domaines. On peut notamment citer les
utilisations visant la croissance et la brillance des cheveux chez l'homme,
ainsi que les utilisations visant un apport d'acides aminés libres constituant
une source de protéines spécifique en alimentation animale, particulièrement
dans les domaines de l'aquaculture et de la nutrition canine et féline.
[0003] Une des façons d'obtenir une composition à base d'acides aminés est
de réaliser un hydrolysat de matières kératiniques.
[0004] Les matières kératiniques naturelles comprennent majoritairement des
zo polypeptides de hauts poids moléculaires et à la structure très
réticulée la
rendant peu accessible aux enzymes. Cette matière kératinique naturelle est
peu digestible. Cependant, il est connu que l'hydrolyse des matières
kératiniques en acides aminés permet d'en améliorer la digestibilité.
[0005] Les hydrolysats de kératine proposés à la vente notamment à titre de
compléments alimentaires, d'ingrédients de formulation de recettes en
nutrition animale, ou de matières premières pour l'alimentation animale sont
généralement obtenus par hydrolyse très partielle. Ces hydrolysats présentent
généralement une masse moléculaire élevée due à la présence de taux
élevés d'acides aminés dits liés formant des peptides et polypeptides.
Typiquement la masse moléculaire des compositions du commerce va de
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000 à 50 000 daltons. Ces hydrolysats de kératine sont relativement peu
digestibles et contiennent très peu voire pas d'acides aminés libres. En
effet, il
est techniquement difficile et coûteux sur le plan industriel d'obtenir un
hydrolysat de kératine présentant un taux d'acides aminés libres très élevé.
5 En outre une hydrolyse trop poussée présente un risque de dénaturation et
de
destruction des acides aminés.
[0006] La demande de brevet W02019/043128 décrit un hydrolysat de
kératine à hautes teneurs en acides aminés libres, il est obtenu en mettant en
oeuvre un procédé dans lequel l'étape d'hydrolyse est suivie d'une étape
d'extraction de la tyrosine. Cet hydrolysat présente les avantages liés aux
taux
élevés d'acides aminés libres, notamment une bonne digestibilité, cependant
cet hydrolysat ne comprend pas tous les acides aminés généralement
présents à l'issue d'une hydrolyse acide, en particulier les taux de cystéine
et
tyrosine sont faibles. Or l'obtention d'un hydrolysat qui peut être utilisé
dans
un aliment complet et équilibré, sans ajout d'acides aminés additionnels, est
une propriété généralement recherchée.
[0007] Par ailleurs, les hydrolysats obtenus par hydrolyse chimique
notamment par hydrolyse acide sont sous forme salée, alors que la plupart
des utilisations, notamment en alimentation animale et en biostimulation,
zo requièrent des hydrolysats dessalés. Or les procédés de dessalement
conduisent généralement à une perte d'une quantité non négligeable de
certains acides aminés en particulier les acides aminés qui précipitent en fin
de neutralisation, en effet le dessalement ne peut généralement s'effectuer
que sur une solution filtrée. En conséquence les rendements des hydrolysats
obtenus selon les procédés de l'art antérieur ne sont pas toujours
satisfaisants.
[0008] De manière surprenante et avantageuse, les inventeurs de la présente
invention sont parvenus à surmonter les problèmes de l'art antérieur par la
mise en oeuvre d'un procédé permettant l'obtention d'un hydrolysat de
kératine dessalé, présentant un taux élevé en acides aminés libres et
comprenant tous les acides aminés généralement présents à l'issue d'une
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hydrolyse acide. De plus le profil des acides aminés de l'hydrolysat selon la
présente invention est proche de celui de la matière kératinique d'origine.
Ainsi l'utilisation de l'hydrolysat selon la présente invention permet de
s'affranchir en grande majorité de l'ajout d'acides aminés additionnels, parmi
ceux présents dans la matière kératinique d'origine.
[0009] Les acides aminés libres obtenus selon l'invention ne sont pas
endommagés ni dénaturés, en particulier les acides aminés parmi les plus
difficiles à libérer sous une forme libre lors du procédé d'hydrolyse comme la
valine, la leucine, l'isoleucine.
Io [0010] De plus le procédé selon la présente invention permet l'obtention
d'un
bon rendement en acides aminés, c'est-à-dire un bon rapport entre le total des
acides aminés totaux de l'hydrolysat selon l'invention et la matière
kératinique
de départ, car toutes les phases issues des différentes étapes du procédé
sont récupérées et traitées de manière à en extraire le maximum c'est-à-dire
pratiquement tous les acides aminés.
[0011] La présente invention a pour objet un hydrolysat de kératine
comprenant au moins 88 %, de préférence au moins 90 %, en poids d'acides
aminés libres par rapport au poids total des acides aminés de l'hydrolysat,
ledit hydrolysat comprenant de la tyrosine libre en une teneur allant de 2 à
zo 4%, de préférence 2,5 à 3,5% en poids par rapport au poids total des
acides
aminés libres de l'hydrolysat.
[0012] Avantageusement, ledit hydrolysat comprend au moins 90%, de
préférence au moins 93%, et de manière préférée au moins 95% de cystine
sous forme libre en poids par rapport au poids total de cystine dans
l'hydrolysat.
[0013] Selon un mode préféré, ledit hydrolysat est dessalé c'est-à-dire qu'il
comprend moins de 11 %, de préférence moins 7% en poids de sels par
rapport au poids total de l'hydrolysat, les sels étant choisis parmi le
chlorure
de sodium, le sulfate de sodium, le phosphate de sodium, le chlorure de
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potassium, le sulfate de potassium et le phosphate de potassium, de
préférence le chlorure de sodium.
[0014] Un deuxième objet de la présente invention vise un procédé de
préparation de l'hydrolysat de kératine selon l'invention à partir d'une
matière
kératinique animale, de préférence de volaille, comprenant au moins les
étapes suivantes, dans cet ordre :
- soumettre la matière kératinique à au moins une hydrolyse chimique au
moyen d'un acide dans des conditions aptes à obtenir un hydrolysat
comprenant au moins 88% en poids d'acides aminés libres par rapport au
poids total des acides aminés de l'hydrolysat, le reste des acides aminés de
l'hydrolysat étant sous la forme de peptides présentant une masse
moléculaire inférieure ou égale à 800 Dalton ;
- soumettre l'hydrolysat à une étape d'ajustement du pH à une valeur allant
de
3 à 5, de préférence allant de 4 à 5 et récupérer le précipité et la phase
liquide ;
- séparer le précipité et la phase liquide, de préférence par essorage ;
- soumettre le précipité à au moins un lavage à l'eau jusqu'à l'obtention
d'un
précipité dessalé comprenant moins de 1`)/0 de sels en poids par rapport au
poids total du précipité, et récupérer le précipité dessalé d'une part et les
eaux
zo de lavage d'autre part,
- réunir les eaux de lavage et la phase liquide pour obtenir une solution
et
procéder au dessalement de cette solution par électrodialyse pour obtenir une
solution dessalée,
- ajouter le précipité dessalé à ladite solution dessalée,
-récupérer la suspension dessalée obtenue.
[0015] Selon une variante préférée, la suspension obtenue est séchée et le
solide obtenu à l'issue du séchage récupéré.
[0016] Les moyens de mise en oeuvre du procédé selon l'invention présentent
l'avantage d'être simples : l'invention peut être mise en oeuvre avec un
dispositif utilisant des moyens couramment utilisés dans l'industrie tels que
réacteurs, essoreuses, tours d'atomisation. Plusieurs étapes peuvent être
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réalisées dans la même enceinte, en outre la réunion des différentes phases
est effectuée facilement sans problèmes notables.
[0017] La présente invention vise encore l'utilisation de l'hydrolysat de
kératine
en alimentation animale notamment féline, canine, en aquaculture ou en
5 agriculture. La présente invention vise plus particulièrement
l'utilisation de
l'hydrolysat selon l'invention ou préparé selon l'invention à titre de
composant
d'un produit choisi parmi les aliments pour l'alimentation animale des animaux
de compagnie, les aliments pour l'aquaculture, les biostimulants de plantes.
[0018] D'autres aspects, avantages, propriétés de l'invention ressortiront
clairement de la description, en particulier des exemples, et des dessins qui
suivent, à titre indicatif et nullement limitatif.
[0019] Description détaillée
[0020] Avantageusement, cet hydrolysat est obtenu à partir de matières
kératiniques naturelles, animales, notamment de volaille, avantageusement à
partir de plumes de volailles. A titre de volailles, on peut citer les poules,
notamment les poules pondeuses, poulets, dindes, canards, oies... Les
matières kératiniques naturelles peuvent également être choisies parmi les
poils d'animaux, notamment les soies de porcs, les sabots d'animaux, les
ongles d'animaux.
zo [0021] En particulier, l'hydrolysat selon la présente invention n'est
pas obtenu
à partir de kératine humaine telle que les cheveux.
[0022] Comme déjà mentionné, l'hydrolysat selon la présente invention
comprend au moins 88%, de préférence 90% en poids d'acides aminés libres
par rapport au poids total des acides aminés de l'hydrolysat.
[0023] Avantageusement, la teneur en acides aminés totaux de l'hydrolysat
selon l'invention va de 40% à 95%, de préférence 45% à 93% en poids par
rapport au poids total de l'hydrolysat, l'hydrolysat comprenant en outre de la
matière minérale et de l'eau.
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[0024] En outre, l'hydrolysat selon l'invention présente des acides aminés
ramifiés libres : valine, leucine et isoleucine non dénaturés. Or ces acides
aminés ramifiés sont connus pour être plus difficiles à libérer dans des
conditions de mise en oeuvre identiques.
[0025] Comme déjà mentionné, l'hydrolysat selon l'invention comprend au
moins 90%, de préférence au moins 93 % et de manière préférée au moins
95% de cystine sous forme libre en poids par rapport au poids total de cystine
dans l'hydrolysat.
[0026] Selon une variante préférée, l'hydrolysat selon l'invention comprend :
au moins 95%, de préférence 100%, d'acide aspartique sous forme libre en
poids par rapport au poids total d'acide aspartique dans l'hydrolysat;
au moins 95%, de préférence 100%, de thréonine sous forme libre en poids
par rapport au poids total de thréonine dans l'hydrolysat;
au moins 95%, de préférence 100%, de sérine sous forme libre en poids par
rapport au poids total de sérine dans l'hydrolysat;
au moins 93%, de préférence au moins 95%, d'acide glutamique sous forme
libre en poids par rapport au poids total d'acide glutamique dans
l'hydrolysat;
au moins 90%, de préférence au moins 93%, de glycine sous forme libre en
poids par rapport au poids total de glycine dans l'hydrolysat;
zo au moins 90%, de préférence au moins 93%, d'alanine sous forme libre en
poids par rapport au poids total d'alanine dans l'hydrolysat;
au moins 90%, de préférence au moins 93%, de phénylalanine sous forme
libre en poids par rapport au poids total de phénylalanine dans l'hydrolysat;
au moins 93%, de préférence au moins 95%, de proline sous forme libre en
poids par rapport au poids total de proline dans l'hydrolysat.
[0027] Par ailleurs au moins 90 % en poids des acides aminés de l'hydrolysat
présentent une masse moléculaire inférieure ou égale à 250 daltons, de
préférence inférieure ou égale à 240 daltons. En conséquence, cet hydrolysat
peut être utilisé pour préparer des aliments complets pour l'alimentation
animale possédant des propriétés hypoallergéniques voire anallergiques.
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[0028] L'hydrolysat obtenu est avantageusement dessalé c'est-à-dire qu'il
comprend moins de 11 %, de préférence moins 7% en poids de sels par
rapport au poids total de l'hydrolysat, les sels étant choisis parmi le
chlorure
de sodium, le sulfate de sodium, le phosphate de sodium, le chlorure de
potassium, le sulfate de potassium et le phosphate de potassium, de
préférence le chlorure de sodium (NaCI).
[0029] La détermination du pourcentage en sels relève des compétences de
l'homme du métier. De préférence, le pourcentage en sels est déterminé par
le dosage des anions. En particulier les ions chlorures sont déterminés par un
dosage potentiométrique, par le nitrate d'argent 0,1 N, suivi par une
électrode
combinée Ag/AgCI ; les ions phosphates sont dosés par dosage
spectrophotométrique d'un complexe phosphomolybdique suivant la norme
ISO 6878 et les sulfates par dosage gravimétrique par ajout d'un sel de
baryum suivant la norme ISO 2480: 1972.
[0030] Le dosage des anions peut être complété par un dosage des cations,
en général le dosage du sodium et du potassium est effectué par
spectrophotométrie par ionisation de flamme suivant la norme ISO 9964-2:
1993.
[0031] La teneur en sel(s) dépend de la qualité du lavage du précipité et du
zo degré jusqu'auquel on poursuit l'électrodialyse. Il relève des
compétences de
l'homme du métier d'ajuster les paramètres de ces étapes, notamment d'en
adapter les durées, en fonction de la teneur en sel(s) souhaitée.
[0032] Par hydrolysat sec ou hydrolysat séché au sens de la présente
invention, on entend un hydrolysat contenant moins de 5 % en poids d'eau. Le
poids en eau de l'hydrolysat est mesuré au moyen d'une thermobalance
infrarouge.
[0033] De préférence, l'hydrolysat selon la présente invention comprend les
acides aminés libres suivants, en poids, par rapport au poids total des acides
aminés libres de l'hydrolysat:
de l'acide aspartique en une teneur allant de 6,00 à 10,00 %, de préférence
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allant de 7,00 à 9,00 %, et de manière préférée 7,83% en poids ;
de la thréonine en une teneur allant de 3,00 à 7,00 %, de préférence allant de
4,00 à 6,00 %, et de manière préférée 4,93 % en poids ;
de la sérine en une teneur allant de 11,00 à 15,00 %, de préférence allant de
12,00 à 14,00 %, et de manière préférée 12,88 % en poids ;
de l'acide glutamique en une teneur allant de 8,50 à 12,50 %, de préférence
allant de 9,50 à 11,50 %, et de manière préférée 10,47 % en poids ;
de la glycine en une teneur allant de 6,50 à 10,50 %, de préférence allant de
7,50 à 9,50 %, et de manière préférée 8,56 % en poids ;
de l'alanine en une teneur allant de 3,00 à 7,00 %, de préférence allant de
4,00 à 6,00 %, et de manière préférée 5,04 % en poids ;
de la valine en une teneur allant de 3,50 à 7,50 %, de préférence allant de
4,50 à 6,50 %, et de manière préférée 5,61% en poids ;
de la cystine en une teneur allant de 4,00 à 8,00 %, de préférence allant de
5,00 à 7,00%, et de manière préférée 5,80% en poids ;
de la méthionine en une teneur allant de 0,10 à 2,00 %, de préférence allant
de 0,20 à 1,00 %, et de manière préférée 0,57 % en poids ;
de l'isoleucine en une teneur de 1,50 à 5,50 %, de préférence allant de 2,50 à
4,50 %, et de manière préférée 3,50 % en poids ;
zo de la leucine en une teneur allant de 6,00 à 10,00 %, de préférence
allant de
7,00 à 9,00 %, et de manière préférée 7,77 % en poids ;
de la tyrosine en une teneur allant de 2,50 à 3,50 % de préférence 3,00 à
3,50% et de manière préférée 3,15 % en poids ;
de la phénylalanine en une teneur allant de 3,00 à 7,00 %, de préférence
allant de 4,00 à 6,00 %, et de manière préférée 5,08% en poids ;
de la lysine en une teneur allant de 0,50 à 3,00 %, de préférence allant de
1,00 à 2,00 %, et de manière préférée 1,66 % en poids ;
de l'histidine en une teneur allant de 0,10 à 2,00 %, de préférence allant de
0,20 à 1,00 %, et de manière préférée 0,74 % en poids ;
de l'arginine en une teneur allant de 4,00 à 8,00 %, de préférence allant de
5,00 à 7,00 %, et de manière préférée 5,82% en poids ;
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de la proline en une teneur allant de 8,50 à 12,50 %, de préférence allant de
9,50 à 11,50 %, et de manière préférée 10,59% en poids.
[0034] Un autre avantage de l'hydrolysat de kératine selon la présente
invention est que son profil en acides aminés est proche de celui de la
matière
kératinique d'origine. En effet, à l'exception du tryptophane détruit dans les
hydrolyses acides, les 17 acides aminés présents dans la matière kératinique
d'origine, sont aussi présents sous forme libre dans l'hydrolysat final.
[0035] Ainsi, l'hydrolysat de kératine selon la présente invention comprend 17
acides aminés, et pour chacun des acides aminés la variation en pourcentage
Io entre le poids de l'acide aminé libre dans l'hydrolysat et le poids de
cet acide
aminé dans la matière kératinique de départ est inférieure à 20 % en valeur
absolue, avantageusement pour 15 de ces acides aminés, ladite variation est
inférieure à 10 % en valeur absolue.
[0036] La variation, en pourcentage, pour un acide aminé, correspond au
rapport de la valeur absolue de la différence entre le poids de l'acide aminé
dans la matière kératinique et le poids de l'acide aminé libre dans
l'hydrolysat
sur le poids de l'acide aminé dans la matière kératinique multiplié par 100,
c'est-à-dire la formule suivante :
( I poids de l'acide aminé dans la matière kératinique - poids de l'acide
aminé
zo libre dans l'hydrolysat I / poids de l'acide aminé dans la matière
kératinique ) x
100.
[0037] Un autre avantage de l'hydrolysat selon la présente invention est qu'il
est très digestible, en outre, il est reconnu être de qualité alimentaire.
L'hydrolysat selon l'invention présente une digestibilité vraie de sa fraction
protéique d'au moins 98%. Cette valeur est très proche du maximum possible
(100%).
[0038] La digestibilité est mesurée in vivo selon la méthode décrite par Z. M.
Larbier, A.M. Chagneau and M. Lessire dans Effect of protein intake on true
digestibility of am ino acids in rapeseed meals for adult roosters force fed
with
moistened feed . Animal Feed Science and Technology. 34 (1991) 255-260.
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[0039] Procédé
[0040] [Fig.1] est un schéma présentant les étapes principales du procédé
selon l'invention décrit ci-après ainsi que les phases obtenues à l'issue de
ces
différentes étapes. Les étapes sont présentées dans des rectangles et les
5 phases dans des ellipses. Selon le schéma de la figure 1, le procédé
comprend une hydrolyse suivie d'une étape d'ajustement du pH conduisant à
une phase liquide et un précipité qui sont soumis à une étape de séparation
solide-liquide. Le précipité est ensuite soumis à un lavage pour donner le
précipité dessalé (AA2). La phase liquide et les eaux de lavage sont réunies
et
10 cette solution (AA1) est soumise à une étape de dessalement conduisant à
une solution dessalée. Puis la solution dessalée et le précipité dessalé (AA2)
sont réunis et la suspension obtenue est soumise à un séchage conduisant à
l'obtention de l'hydrolysat dessalé séché.
[0041] Hydrolyse acide
[0042] Le procédé de préparation de l'hydrolysat de kératine selon l'invention
met en oeuvre au moins une hydrolyse chimique au moyen d'un acide dans
des conditions aptes à obtenir un hydrolysat comprenant au moins 88% en
poids d'acides aminés libres par rapport au poids total des acides aminés de
l'hydrolysat, le reste des acides aminés de l'hydrolysat étant sous la forme
de
zo petits peptides c'est-à-dire présentant une masse moléculaire inférieure
ou
égale à 800 Dalton.
[0043] Le pourcentage de petits peptides dans l'hydrolysat selon l'invention
va
généralement de 5 à 12 % en poids par rapport au poids total de l'hydrolysat.
[0044] En effet l'hydrolyse n'étant pas totale, le pourcentage de petits
peptides
dans l'hydrolysat n'est pas nul, et il est de 12 % en poids au plus.
[0045] L'hydrolyse chimique de la kératine est réalisée au moyen d'un acide
de préférence un acide fort choisi parmi les acides chlorhydrique,
phosphorique et sulfurique, de préférence l'acide chlorhydrique. De
préférence, la concentration en acide, de préférence en acide chlorhydrique,
va de 14 à 34% en poids.
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[0046] De préférence, le ratio pondéral acide/matière kératinique, en
particulier le ratio pondéral acide/plumes, va de 2 à 5.
[0047] L'hydrolyse chimique est généralement effectuée pendant une durée
allant de 1 heure à 24 heures, de préférence allant de 6 à 20 heures à une
température allant de 100 à 115 C.
[0048] Selon une variante particulière, l'hydrolyse chimique est effectuée en
deux étapes : une première hydrolyse chimique réalisée à une température
allant de 60 à 80 C pendant une période allant de 4 à 5 heures puis une
deuxième hydrolyse chimique réalisée à une température allant de 100 à
115 C pendant une période allant de 5 à 8 heures.
[0049] En outre, les deux hydrolyses peuvent être réalisées sans étape de
pause intermédiaire ou en effectuant une étape de pause intermédiaire
comprise entre 1 heure et 7 jours.
[0050] Plus précisément, la première hydrolyse chimique est réalisée à 72 C
pendant 4,5 heures et la deuxième hydrolyse chimique est réalisée à 107 C
pendant 6 heures, une pause intermédiaire de 24 à 80 heures étant effectuée
entre les deux hydrolyses chimiques.
[0051] Avantageusement, lorsqu'une partie graisseuse surnage à la surface
de l'hydrolysat, ce surnageant est éliminé.
zo [0052]Ajustement du pH
[0053] L'hydrolyse chimique, réalisée en une ou plusieurs étapes, est suivie
d'une étape d'ajustement du pH. L'hydrolysat est porté à un pH présentant
une valeur allant de 3 à 5, de préférence de 4 à 5. Cette étape est effectuée
par ajout d'une base choisie parmi l'hydroxyde de sodium et l'hydroxyde de
potassium de préférence l'hydroxyde de sodium. Cette étape est une étape
classique dont la mise en oeuvre relève des compétences de l'homme du
métier.
[0054] Cette étape a également pour effet de faire précipiter, au moins
partiellement, les acides aminés les moins solubles notamment la cystine, la
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tyrosine, la leucine et l'isoleucine. Ces acides aminés les moins solubles
forment le précipité, les autres acides aminés restent en solution et forment,
avec le sel formé et l'eau, la phase liquide.
[0055] Séparation Solide-liquide - Essorage
[0056] L'étape d'ajustement du pH est suivie d'une étape de séparation du
précipité de la phase liquide. L'étape de séparation peut être effectuée en
mettant en oeuvre toute technique de séparation solide-liquide, en particulier
par l'application d'une force centrifuge ou d'un pressage notamment au moyen
d'un filtre presse. Selon une variante préférée, l'étape de séparation est un
essorage, l'essorage est avantageusement réalisé en appliquant une force
centrifuge au moyen d'une rotation d'environ 1000tr/min. Cette technique
connue de l'homme du métier pour effectuer une séparation solide-liquide,
consiste à éliminer la phase liquide par l'effet de la force centrifuge, tout
en
maintenant le précipité (fraction solide) sur une toile.
[0057] Lavage
[0058] Le précipité, essoré, récupéré, de préférence sur la toile de
l'essoreuse, est ensuite lavé à l'eau jusqu'à l'obtention d'un précipité
dessalé
de teneur en sels inférieure à 1`)/0 en poids, par rapport au poids total du
précipité. Par sels on entend le chlorure de sodium, le sulfate de sodium,
zo le phosphate de sodium, le chlorure de potassium, le sulfate de
potassium et
le phosphate de potassium, de préférence le chlorure de sodium (NaCI).
[0059] Lors du lavage, l'eau qui passe sur le précipité en place sur la toile
entraîne, par solubilisation, les sels présents dans ledit précipité ainsi que
quelques acides aminés, tout en laissant sous forme solide les acides aminés
les plus insolubles.
[0060] A l'issue de l'étape de lavage, la teneur en eau du précipité va de 50
à
60 % en poids par rapport au poids total du précipité.
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[0061] Le précipité dessalé comprend majoritairement les acides aminés
suivants : la cystine, la tyrosine et la leucine, il comprend également de la
valine, de l'isoleucine et de la phénylalanine.
[0062] La possibilité d'effectuer l'essorage et le lavage dans la même
enceinte, en particulier dans l'essoreuse, contribue à la simplification des
moyens de mise en oeuvre du procédé selon l'invention.
[0063] Les eaux de lavage sont récupérées et ajoutées à la phase liquide
obtenue à l'issue de l'essorage, elles forment une solution d'acides aminés
salée.
Io [0064] Dessalement
[0065] La solution d'acides aminés salée est soumise à une étape de
dessalement par électrodialyse. Ladite solution d'acides aminés salée
comprend l'ensemble des acides aminés, mais la cystine et la tyrosine y sont
présentes en très faible quantité.
[0066] L'étape de dessalement vise à éliminer les sels, en particulier le
chlorure de sodium formé au cours de l'étape d'ajustement du pH par ajout
d'hydroxyde de sodium sur l'acide chlorhydrique utilisé à l'étape d'hydrolyse.
Cette étape de dessalement est effectuée par électrodialyse. L'électrodialyse
est classiquement effectuée, en opposant de l'eau pure à la solution à
zo dessaler, les deux solutions circulant séparément et alternativement
entre des
membranes anioniques et cationiques sur lesquelles on applique un courant
électrique. A l'issue de l'étape de dessalement, la teneur en sel de la
solution
est inférieure à 1`)/0 en poids de sel par rapport au poids total de la
solution.
[0067] Réunion des phases
[0068] Après l'étape de dessalement, le précipité dessalé obtenu à l'issue de
l'étape de lavage à l'eau est introduit dans la solution dessalée formant
ainsi
une suspension.
[0069] De manière surprenante et avantageuse les inventeurs ont montré que
tous les acides aminés issus de l'hydrolyse acide sont présents. En outre, le
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profil des acides aminés de l'hydrolysat selon la présente invention est
proche
de celui de la matière kératinique d'origine.
[0070] De préférence, la suspension obtenue est séchée et le solide obtenu à
l'issue du séchage récupéré. L'hydrolysat selon la présente invention est de
préférence sous forme sèche, il comprend moins de 5% en poids d'eau par
rapport au poids total de l'hydrolysat.
[0071] L'hydrolysat sous forme sèche comprend moins de 11 A, de préférence
moins de 7% en poids de sels par rapport au poids total de l'hydrolysat.
[0072] Le poids d'acides aminés totaux récupéré dans l'hydrolysat sous forme
sèche est au moins égal à 80% du poids des acides aminés totaux contenus
dans la matière kératinique engagée dans l'hydrolyse, de préférence au moins
84%.
[0073] Utilisations
[0074] Comme déjà mentionné, la présente invention vise l'utilisation de
l'hydrolysat en nutrition animale notamment féline, canine, en aquaculture ou
en agriculture.
[0075] La présente invention vise plus particulièrement l'utilisation de
l'hydrolysat selon l'invention ou préparé selon l'invention à titre de
composant
d'un produit choisi parmi les aliments pour l'alimentation animale des animaux
zo de compagnie, les aliments pour l'aquaculture, les biostimulants de
plantes.
[0076] Selon une première variante, la présente invention vise l'utilisation,
par
voie orale, de l'hydrolysat de kératine, selon l'invention ou obtenu suivant
le
procédé de préparation selon l'invention en tant que matière première pour
l'alimentation animale.
[0077] La présente invention vise encore une matière première comprenant un
hydrolysat selon la présente invention sans ajouts d'ingrédients.
[0078] On entend par matière première , tous produits d'origine végétale ou
animale, à l'état naturel, frais ou conservés, et dérivés de leur
transformation
industrielle, ainsi que toutes substances organiques ou inorganiques,
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comprenant ou non des additifs, qui sont destinés à être utilisés pour
l'alimentation des animaux par voie orale, soit directement tels quels, soit
après transformation, pour la préparation d'aliments composés pour
animaux ,ou en tant que supports des prémélanges (Directive 96/25/CE du
5 Conseil du 29 avril 1996).
[0079] La matière première selon la présente invention est un mélange
d'acides aminés destiné à être incorporé dans un aliment complet et équilibré
chez l'animal ou à être utilisé en tant que complément alimentaire chez
l'homme. Elle est en conséquence destinée à une administration par voie
10 orale chez les animaux terrestres et/ou marins et/ou chez l'homme.
Ladite
matière première n'appartient pas au domaine thérapeutique.
[0080] La présente invention concerne plus particulièrement l'utilisation de
l'hydrolysat, en alimentation animale et plus particulièrement en tant que
matière première source d'acides aminés libres permettant de s'affranchir des
15 protéines alimentaires d'origine végétale et/ou animale de structure
moléculaire complexe et de poids moléculaire important.
[0081] La formulation de la matière première pour l'alimentation animale
conforme à l'invention met en oeuvre des procédés classiques qui font partie
des compétences générales de l'homme du métier.
zo [0082] Comme déjà mentionné, la présente invention vise encore un
aliment
complet pour l'alimentation animale comprenant de 0,25 à 40 % en poids de la
composition ou de préférence de l'hydrolysat selon l'invention par rapport au
poids total dudit aliment complet.
[0083] L'aliment complet pour l'alimentation animale conforme à l'invention
peut être formulé avec les excipients usuellement utilisés dans les
compositions destinées à la voie orale, notamment les agents humectants, les
épaississants, les agents de texture, les agents de saveur, les agents
d'enrobage, les conservateurs, les antioxydants, les colorants, les extraits
de
plante, les ingrédients non protéiques tels que les amidons, les fibres
végétales, les minéraux et les vitamines.
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[0084] Bien entendu, l'homme du métier veillera à choisir ces excipients de
manière à ne pas altérer les propriétés de l'aliment complet pour
l'alimentation
animale.
[0085] L'aliment complet pour l'alimentation animale conforme à l'invention
peut être formulé selon une des présentations suivantes : une croquette, une
gélule, une dragée, un comprimé, une capsule molle ou dure, ou encore une
suspension, une solution, un gel, une préparation sèche contenant moins de
15% en poids d'eau, ou humide comprenant au moins 50% en poids d'eau et
85% en poids d'eau au maximum.
[0086] La formulation de l'aliment complet pour l'alimentation animale
conforme à l'invention met en oeuvre des procédés classiques qui font partie
des compétences générales de l'homme du métier.
[0087] L'invention vise aussi l'utilisation de la composition selon
l'invention ou
de l'hydrolysat selon l'invention pour préparer une matière première ou un
aliment complet pour l'alimentation animale.
[0088] Selon une deuxième variante, la présente invention vise l'utilisation
de
l'hydrolysat de kératine en tant qu'ingrédient favorisant l'appétence dans les
aliments pour l'aquaculture, notamment pour l'élevage des crevettes en
particulier au stade larvaire et jusqu'au stade du grossissement.
zo [0089] Selon une troisième variante la présente invention vise
l'utilisation de
l'hydrolysat de kératine en tant que biostimulant de plantes. L'hydrolysat
selon
l'invention peut être utilisé sur les différentes parties des plantes :
semences,
feuilles, fleurs, fruits.
[0090] Les biostimulants se définissent comme des substances et/ou des
micro-organismes dont la fonction, lorsqu'appliqués aux plantes ou à la
rhizosphère, est la stimulation des processus naturels qui
favorisent/améliorent l'absorption ou l'utilisation des nutriments, la
tolérance
aux stress abiotiques, la qualité ou le rendement de la culture,
indépendamment de la présence de nutriments.
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[0091] L'hydrolysat peut également être utilisé avec un ingrédient choisi
parmi
les produits phytosanitaires, les engrais, les microorganismes, les extraits
d'algues, les acides humique et fulvique, les minéraux.
[0092] Les exemples qui suivent visent à illustrer l'invention sans en limiter
la
portée.
[0093] Exemples
[0094] Les acides aminés présentés dans les tableaux 1 à 3 sont dosés selon
une méthode adaptée du règlement CE 152/2009.
[0095] Les acides aminés sont séparés par chromatographie (CLHP ou
HPLC en langue anglaise) avec colonne échangeuse d'ions et dosés par
réaction avec la ninhydrine et détection photométrique à 570 nm.
[0096] Exemple 1- Hydrolysat
[0097] Préparation de l'hydrolysat
[0098] Hydrolyse
[0099] Dans un réacteur/hydrolyseur de 55 000 litres, on introduit 9000 kg de
plumes de volaille contenant 50% de matière sèche. Une hydrolyse chimique
est réalisée en ajoutant 18 000 litres d'acide chlorhydrique (23%),
l'hydrolyse
est effectuée à 72 C pendant 4,5 heures. Le produit obtenu est stocké
pendant 48 heures en laissant sa température évoluer naturellement jusqu'à
zo la température ambiante. Ensuite une deuxième hydrolyse chimique est
effectuée en chauffant à 107 C pendant 6 heures sans ajout d'acide.
L'hydrolysat obtenu comprend 88 % en poids d'acides aminés libres, le reste
des acides aminés de l'hydrolysat étant sous la forme de petits peptides
présentant une masse moléculaire inférieure ou égale à 800 Dalton.
[0100] Purification
[0101] L'hydrolysat est ensuite mis à décanter afin d'éliminer la graisse
apportée par la matière kératinique qui surnage en surface de la phase
aqueuse. On procède à une élimination de l'acide chlorhydrique introduit en
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excès à l'étape d'hydrolyse. 8000 kg de concentrât sont récupérés. Puis on y
ajoute 4500 kg d'eau pour obtenir 12500 kg de concentrât dilué.
[0102] Ajustement du pH
[0103] La soude à 30,5% est ajoutée à l'hydrolysat, pour porter le pH à une
valeur entre 4 et 5. Lors de l'ajout de la soude, les acides aminés les moins
solubles notamment cystine, tyrosine, leucine, isoleucine précipitent au moins
partiellement. Les autres acides aminés restent complètement en solution
dans la phase liquide.
[0104] Essorage
[0105] La suspension est alors placée dans une essoreuse, pour séparer le
précipité (qui reste sur la toile), et récupérer la phase liquide,
correspondant à
17000 kg, dans une cuve.
[0106] Lavage
[0107] Le précipité resté sur la toile est alors lavé par introduction de 3000
kg
d'eau directement dans l'essoreuse pour en éliminer le sel (NaCI). Les eaux
de lavage, correspondant à 3440 kg, sont envoyées dans la cuve qui contient
déjà la phase liquide issue de l'essorage, pour donner 20440 kg d'une solution
nommée AA1. Les 1560 kg de précipité lavé sont récupérés, ce qui
correspond au produit AA2.
zo [0108] La composition en acides aminés libres de la solution AA1 est
présentée dans le tableau 1
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[0109] [Tableau 1]
96 d' acides aminés tlbres dans la solution AA1
en poids par rapport au total des acides aminés
libres
Ac. Aspartique
9A1%
7hréonine
5,80%
iérine
15,40%
Ac. Glutamique
12,46%
Glycine
10,25%
-* 5
=faline 6,169µ:
Cystine
0,04%
Méthionine
O42%
Isolemine
2,78%
Leucine
4,01%
Tyrosin(
0,03%
ie
-iistidine :
Arginine 00
i:
Proline
tetal
100,00-
[0110] AA1 présente un taux de matière sèche de 34,07%, par mesure au
moyen d'une thermobalance infrarouge, une teneur en NaCI de 14,74% et une
teneur en acides aminés libres de 93,4% en poids par rapport au poids total
des acides aminés totaux de AA1.
[0111] Les 1560 kg de précipité lavé, contenant moins de 1`)/0 de NaCI sont
récupérés. La teneur en matière sèche est de 44% en poids par mesure au
moyen d'une thermobalance infrarouge. La composition en acides aminés
Io libres du précipité lavé, séché est présentée dans le tableau
2.
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[0112] [Tableau 21
%d'AA libres dans te précipité lavé (AA2)en
poids par rapport au total des AA libres
I spartique o)orA
h- --
Thréonine 0,14%
Serine 0,26%
rAc. Glutamique 0,49%
,".31yc1 ne 0,18%
Aanine 0,79%
faline 2,49%
Cystine 38,54%
Méthionine
Leucine
Tyrosine 21,61%
,lhénylala ni ne 6,08%
0,00%
-iistidine oecei
Arginine 0,00%
______________
Prof ine 0 Or
total ,24
[0113] Le précipité AA2 présente une teneur en acides aminés libres de
92,17% en poids par rapport au poids total des acides aminés totaux du
5 précipité AA2.
[0114] Dessalement
[0115] La solution AA1 (phase liquide issue de l'essorage et eaux de lavage
du précipité réunies) de poids 20440 kg est dessalée par électrodialyse face à
de l'eau, pour donner environ 14300 kg de solution dessalée, contenant moins
Io de 1`)/0 de NaCI. L'électrodialyseur utilisé pour effectuer le
dessalement
consiste en un double empilement de 2 x 600 membranes anioniques et
cationiques alternées, entre lesquelles circulent les solutions, et parcourues
par un courant électrique continu.
[0116] Réunion des phases
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[0117] Le précipité lavé correspondant à 1560 kg et la solution dessalée
correspondant à 14300 kg sont réunis pour donner 15860 kg de suspension,
qui est séchée par atomisation dans une tour de séchage dont la température
en entrée est de 172 C et en sortie de 80 C et équipée d'un tamisage de
2500pm. On obtient environ 3860 kg de poudre, dont la composition est
donnée dans le tableau 3.
[0118] Le tableau 3 présente, dans la deuxième colonne : la fraction pondérale
de chaque AAL (acides aminés libres) de l'hydrolysat par rapport au total des
AAL; dans la troisième colonne : la fraction pondérale en chaque AA (acides
aminés) de la matière kératinique d'origine par rapport au total des AA; dans
la quatrième colonne, la variation en pourcentage, en valeur absolue, entre le
poids de l'acide aminé libre dans l'hydrolysat et le poids de cet acide aminé
dans la matière kératinique.
[0119] [Tableau 3 ]
Teneur en AAL Teneur en AA
Variation entre
dans dans la matière AAL dans
l'hydrolysat (`)/0 kératinique
l'hydrolysat et
du total des d'origine (`)/0 du AA
dans la
AAL) total des AA) mat.
d'origine
en % et en
valeur absolue
Ac. Aspartique 7,83% 7,34% 6,68%
Thréonine 4,93% 4,58% 7,64%
Sérine 12,88% 13,20% 2,42%
Ac. Glutamique 10,47% 10,44% 0,29%
Glycine 8,56% 8,39% 2,03%
Alanine 5,04% 4,78% 5, 44%
Valine 5,61% 5,19% 8,09%
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Cystine 5,80% 6,98% 16,91%
Méthionine 0,57% 0,54% 5,56%
Isoleucine 3,50% 3,46% 1,16%
Leucine 7,77% 7,75% 0,26%
Tyrosine 3,15% 3,37% 6,53%
Phénylalanine 5,08% 5,03% 0,99%
Lysine 1,66% 1,64% 1,22%
Histidine 0,74% 0,65% 13,85%
Arginine 5,82% 6,13% 5,06%
Proline 10,59% 10,54% 0,47%
total 100,00% 100,00%
[0120] L'hydrolysat obtenu présente un taux de matière sèche de 98,6%, une
teneur en NaCI de 4,7% et une teneur en acides aminés libres de 91,11% en
poids par rapport au poids total des acides aminés totaux de l'hydrolysat.
[0121] La matière kératinique de départ contient 93% d'acides aminés totaux
sur la matière sèche (4500 kg de matière sèche), et l'hydrolysat obtenu (3860
kg tel quel) contient 90,6% d'acides aminés totaux sur tel quel, le rendement
en acides aminés totaux est de 83,6%.
[0122] De plus, le profil des acides aminés de l'hydrolysat selon la présente
invention est proche de celui de la matière kératinique d'origine, en effet
comme présenté à la quatrième colonne, pour chacun des 17 acides aminés,
la variation en pourcentage entre le poids de l'acide aminé libre dans
l'hydrolysat et le poids de cet acide aminé dans la matière kératinique de
départ est inférieure à 20 % en valeur absolue, en outre pour 15 d'entre eux,
cette variation pondérale est inférieure à 10 %.
[0123] Exemple 2- Digestibilité
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[0124] La digestibilité vraie des protéines de l'hydrolysat selon l'invention
est
très élevée puisqu'elle est égale à 98,99 % et donc très proche du maximum
possible (100%). Cette valeur a été obtenue selon le protocole suivant sur
coqs caecectomisés, qui est un modèle de référence pour la mesure de la
biodisponibilité des protéines dans le règne animal.
[0125] Protocole expérimental
[0126] Les mesures de digestibilité sont effectuées sur les coqs adultes
caecectomisés logés dans des cages individuelles et nourris hors période
d'essai avec un régime alimentaire standard.
Io [0127] 2 répétitions de 4 coqs caecectomisés sont utilisées. Tous les
animaux
sont mis à jeun pendant 24h avant d'ingérer un repas unique de 80 g
composé de 24 g d'échantillon (hydrolysat) mélangé à 56 g de sucre.
[0128] Toutes les fèces (= matières fécales), y compris les pertes endogènes,
sont collectées pendant les 48 h suivantes en deux périodes de 24h pour
éviter leur fermentation et détérioration éventuelle.
[0129] Ces fèces, exclus de toutes contaminations telles des plumes par
exemple, sont soigneusement prélevées avant d'être congelées (-80 C).
[0130] Les fèces sont ensuite lyophilisées au four, regroupées et mélangées
en 2 pools correspondant aux 2 répétitions de 4 animaux utilisés pour chacun
zo des 2 hydrolysats. Les 2 pools sont analysés.
[0131] Les analyses nutritionnelles (matière sèche, protéines brutes (méthode
Dumas norme ISO 16634-1 :2008) sont effectuées sur l'hydrolysat, les fèces
de coqs ainsi que sur les pertes endogènes. Ces données sont utilisées pour
calculer la digestibilité vraie des protéines.
[0132] Pour cette valeur de digestibilité vraie des protéines, en raison de la
contamination des excréments d'oiseaux par l'azote urique, l'azote protéique
est mesuré dans les fèces (méthode Terpstra ; Terpstra K. D. and N. De Hart.
1973. The estimation of urinary nitrogen and faecal nitrogen in poultry
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excreta Zeitschrift für Tierphysiologie Tierernerung und Futtermittelkunde.
32 (1-5): 306-320).
[0133] La digestibilité vraie des protéines mesurée en pourcentage est donc
calculée selon une méthode quantitative par la différence entre la quantité
d'hydrolysat ingérée et la quantité de fèces excrétée, corrigée des pertes
endogènes selon la formule suivante.
[0134] Digestibilité vraie protéines % = (Protéines ingérées hydrolysat ¨
(protéines excrétées fèces- protéines excrétées endogènes))/ Protéines
ingérées hydrolysat x100.
Io [0135] L'hydrolysat selon l'invention est par conséquent très facilement
assimilable par l'organisme.
[0136]Exemple 3-Matière première pour l'alimentation animale
[0137] On prépare une matière première pour la nutrition animale à partir de
l'hydrolysat dont la composition en acides aminés libres est présentée au
tableau 3 (2ème colonne) sans ajouts d'acides aminés additionnels, en
particulier sans ajout de L-tyrosine, précurseur de la mélanine, pigment
responsable des colorations foncées (brune et noire) du pelage et sans ajout
de L-Cystine, indispensable à la bonne santé de la peau et constitutif de la
kératine du pelage des animaux.
zo [0138] La matière première préparée est anallergique.
[0139] En outre son pouvoir d'appétence sur les chats et les chiens a été
observé.
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